Гэрлийг аливаа төрлийн оптик цацраг гэж үздэг. Өөрөөр хэлбэл, эдгээр нь урт нь нанометрийн нэгжийн хүрээнд байдаг цахилгаан соронзон долгион юм.
Ерөнхий тодорхойлолт
Оптикийн үүднээс авч үзвэл гэрэл нь хүний нүдээр мэдрэгддэг цахилгаан соронзон цацраг юм. 750 THz-ийн вакуум дахь талбайг өөрчлөлтийн нэгж болгон авдаг заншилтай. Энэ бол спектрийн богино долгионы ирмэг юм. Түүний урт нь 400 нм. Өргөн долгионы хилийн хувьд 760 нм, өөрөөр хэлбэл 390 ТГц-ийг хэмжих нэгж болгон авдаг.
Физикийн хувьд гэрлийг фотон гэж нэрлэгддэг чиглэлтэй бөөмсийн багц гэж үздэг. Вакуум дахь долгионы тархалтын хурд тогтмол байна. Фотонууд нь тодорхой импульс, энерги, тэг масстай байдаг. Өргөн утгаараа гэрэл нь харагдахуйц хэт ягаан туяа юм. Мөн хэт улаан туяаны долгион байж болно.
Онтологийн үүднээс авч үзвэл гэрэл бол оршихуйн эхлэл юм. Үүнийг философич, шашны эрдэмтэд хэлдэг. Газарзүйн хувьд энэ нэр томъёог манай гарагийн тодорхой бүс нутгуудад ашигладаг. Гэрэл өөрөө нийгмийн ойлголт. Гэсэн хэдий ч шинжлэх ухаанд энэ нь тодорхой шинж чанар, шинж чанар, хуультай байдаг.
Байгаль ба гэрлийн эх үүсвэр
Цэнэглэгдсэн бөөмсийн харилцан үйлчлэлийн явцад цахилгаан соронзон цацраг үүсдэг. Үүний оновчтой нөхцөл нь тасралтгүй спектртэй дулаан байх болно. Хамгийн их цацраг нь эх үүсвэрийн температураас хамаарна. Үйл явцын гайхалтай жишээ бол нар юм. Түүний цацраг нь бүрэн хар биетэй ойролцоо байдаг. Наран дээрх гэрлийн мөн чанарыг 6000 К хүртэл халаах температураар тодорхойлдог. Үүний зэрэгцээ цацрагийн 40 орчим хувь нь харагдахуйц хэмжээнд байдаг. Хамгийн их чадлын спектр нь 550 нм-ийн ойролцоо байрладаг.
Гэрлийн эх үүсвэрүүд нь мөн байж болно:
- Нэг түвшингээс нөгөөд шилжих үед молекул, атомын электрон бүрхүүл. Ийм процессууд нь шугаман спектрт хүрэх боломжийг олгодог. Жишээ нь LED ба хий ялгаруулдаг чийдэн юм.
- Цэнэглэсэн бөөмс гэрлийн фазын хурдаар хөдөлж байх үед үүсдэг Черенковын цацраг.
- Фотоны удаашралын процессууд. Үүний үр дүнд синхро- эсвэл циклотрон цацраг үүснэ.
Гэрлийн мөн чанар нь гэрэлтэх чадвартай бас холбоотой байж болно. Энэ нь хиймэл эх сурвалж болон органик аль алинд нь хамаарна. Жишээ нь: химилюминесценц, сцинтилляци, фосфоресценц гэх мэт.
Хариуд нь гэрлийн эх үүсвэрүүдийг температурын үзүүлэлтийн дагуу бүлэгт хуваадаг: A, B, C, D65. Хамгийн төвөгтэй спектр нь бүрэн хар биед ажиглагддаг.
Гэрлийн шинж чанар
Хүний нүд цахилгаан соронзон цацрагийг субьектив байдлаар өнгө гэж хүлээн зөвшөөрдөг. Тиймээс гэрэл нь цагаан, шар, улаан, ногоон өнгөтэй болно. Зүгээр лспектрийн эсвэл монохромат найрлагатай эсэхээс үл хамааран цацрагийн давтамжтай холбоотой харааны мэдрэмж. Фотонууд вакуум орчинд ч тархдаг нь батлагдсан. Бодис байхгүй үед урсгалын хурд 300,000 км/с байна. Энэ нээлтийг 1970-аад оны эхээр хийсэн.
Хэвлэл мэдээллийн хэрэгслийн хил дээр гэрлийн урсгал нь тусгал эсвэл хугарлыг мэдэрдэг. Тархалтын явцад энэ нь бодисоор дамжин тархдаг. Орчны оптик индексүүд нь вакуум ба шингээлтийн хурдны харьцаатай тэнцүү хугарлын утгаар тодорхойлогддог гэж хэлж болно. Изотропик бодисуудад урсгалын тархалт нь чиглэлээс хамаардаггүй. Энд хугарлын илтгэгчийг координат ба цаг хугацаагаар тодорхойлсон скаляр утгаар илэрхийлнэ. Анизотроп орчинд фотонууд тензор болж харагдана.
Түүнээс гадна гэрлийг туйлшруулж болохгүй. Эхний тохиолдолд тодорхойлолтын гол хэмжигдэхүүн нь долгионы вектор байх болно. Хэрэв урсгал нь туйлшрахгүй бол санамсаргүй чиглэлд чиглэсэн бөөмсийн багцаас бүрдэнэ.
Гэрлийн хамгийн чухал шинж чанар бол түүний эрчим юм. Үүнийг эрчим хүч, эрчим хүч зэрэг фотометрийн хэмжигдэхүүнээр тодорхойлно.
Гэрлийн үндсэн шинж чанарууд
Фотонууд хоорондоо харилцан үйлчлэлцээд зогсохгүй чиглэлтэй байдаг. Гадаад орчинтой харьцсаны үр дүнд урсгал нь тусгал, хугарлыг мэдэрдэг. Эдгээр нь гэрлийн үндсэн хоёр шинж чанар юм. Тусгалын хувьд бүх зүйл бага багаар тодорхой болно: энэ нь бодисын нягтрал, цацрагийн тусгалын өнцөгөөс хамаарна. Гэсэн хэдий ч хугарлын хувьд нөхцөл байдал хол байнаилүү хэцүү.
Эхлэхийн тулд бид энгийн жишээг авч үзэж болно: хэрэв та сүрлийг усанд буулгавал хажуу талаас нь муруй, богиноссон мэт санагдах болно. Энэ нь шингэн орчин ба агаарын хил дээр үүсдэг гэрлийн хугарал юм. Энэ үйл явц нь бодисын хилээр дамжин өнгөрөх цацрагийн тархалтын чиглэлээр тодорхойлогддог.
Гэрлийн урсгал зөөвөрлөгч хоорондын хил дээр хүрэхэд долгионы урт нь мэдэгдэхүйц өөрчлөгддөг. Гэсэн хэдий ч тархалтын давтамж ижил хэвээр байна. Хэрэв цацраг нь хил рүү ортогональ биш бол долгионы урт болон түүний чиглэл хоёулаа өөрчлөгдөнө.
Гэрлийн хиймэл хугарлыг ихэвчлэн судалгааны зорилгоор (микроскоп, линз, томруулагч) ашигладаг. Оноо нь долгионы шинж чанарын өөрчлөлтийн эх үүсвэрт мөн хамаарна.
Гэрлийн ангилал
Одоогоор хиймэл болон байгалийн гэрлийг ялгаж байна. Эдгээр зүйл бүрийг цацрагийн өвөрмөц эх үүсвэрээр тодорхойлдог.
Байгалийн гэрэл нь замбараагүй, хурдацтай өөрчлөгддөг чиглэлтэй цэнэглэгдсэн бөөмсийн багц юм. Ийм цахилгаан соронзон орон нь эрчим хүчний хувьсах хэлбэлзлээс үүсдэг. Байгалийн эх үүсвэрт халуун бие, нар, туйлширсан хий орно.
Хиймэл гэрэл нь дараах төрөлтэй:
- Орон нутгийн. Энэ нь ажлын байр, гал тогооны хэсэг, хана гэх мэт зүйлд ашиглагддаг. Ийм гэрэлтүүлэг нь интерьер дизайнд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
- Ерөнхий. Энэ нь бүхэл бүтэн талбайн жигд гэрэлтүүлэг юм. Эх сурвалж нь лааны суурь, шалны гэрэл.
- Хосолсон. Өрөөний хамгийн тохиромжтой гэрэлтүүлгийг бий болгохын тулд эхний болон хоёр дахь төрлийн холимог.
- Онцгой байдал. Энэ нь цахилгаан тасарсан үед маш их хэрэгтэй байдаг. Эрчим хүчийг ихэвчлэн батерейгаас хангадаг.
Нарны гэрэл
Өнөөдөр энэ бол дэлхийн эрчим хүчний гол эх үүсвэр юм. Нарны гэрэл бүх чухал асуудалд нөлөөлдөг гэвэл хэтрүүлэг болохгүй. Энэ нь энергийг тодорхойлдог хэмжигдэхүүн тогтмол юм.
Дэлхийн агаар мандлын дээд давхаргад 50% хэт улаан туяа, 10% хэт ягаан туяа агуулагддаг. Тиймээс харагдах гэрлийн хэмжээ ердөө 40% байна.
Нарны энергийг синтетик болон байгалийн процесст ашигладаг. Энэ бол фотосинтез, химийн хэлбэрийн хувирал, халаалт гэх мэт. Нарны ачаар хүн төрөлхтөн цахилгаан эрчим хүчийг ашиглах боломжтой болсон. Хариуд нь гэрлийн урсгал нь үүлэн дундуур өнгөрч байвал шууд ба сарних боломжтой.
Гурван үндсэн хууль
Эрт дээр үеэс эрдэмтэд геометрийн оптикийг судалж ирсэн. Өнөөдөр гэрлийн дараах хуулиуд нь үндсэн юм:
- Хуваарилалтын хууль. Энэ нь нэгэн төрлийн оптик орчинд гэрэл шулуун шугамаар тархна гэж заасан.
- Хугарлын хууль. Хоёр зөөвөрлөгчийн зааг дээр туссан гэрлийн туяа ба түүний огтлолцлын цэгээс гарах проекц нь нэг хавтгай дээр байрладаг. Энэ нь контактын цэг хүртэл буулгасан перпендикулярд мөн хамаарна. Энэ тохиолдолд тусгал ба хугарлын өнцгийн синусын харьцаа нь утга болно.тогтмол.
- Тусгалын хууль. Хэвлэл мэдээллийн хэрэгслийн хил дээр бууж буй гэрлийн туяа ба түүний проекц нь нэг хавтгайд байрладаг. Энэ тохиолдолд тусгалын болон тусгалын өнцөг тэнцүү байна.
Гэрлийн мэдрэмж
Нүд нь цахилгаан соронзон цацрагтай харьцах чадвараас шалтгаалан хүрээлэн буй ертөнц нь хүнд харагддаг. Гэрлийг торлог бүрхэвчийн рецепторууд хүлээн авдаг бөгөөд тэдгээр нь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн спектрийн мужийг илрүүлж, хариу үйлдэл үзүүлэх чадвартай.
Хүний нүдэнд боргоцой, саваа гэсэн 2 төрлийн мэдрэмтгий эс байдаг. Эхнийх нь өндөр түвшний гэрэлтүүлэгтэй өдрийн цагаар харааны механизмыг тодорхойлдог. Саваа нь цацрагт илүү мэдрэмтгий байдаг. Тэд хүнийг шөнийн цагаар харах боломжийг олгодог.
Гэрлийн харагдахуйц сүүдэрийг долгионы урт болон түүний чиг хандлагаар тодорхойлно.
